package com.hyc.DataStructure.Stack;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Stack;

/**
 * @projectName: DataStructure
 * @package: com.hyc.DataStructure.Stack
 * @className: PolandExpression
 * @author: 冷环渊 doomwatcher
 * @description: TODO
 * 实现思路 : 我们以 （3+4）*4-6 对应的后缀表达式 => 3 4 + 5 * 6 -
 * 1） 从左至右扫描，将3和4压入栈
 * 2） 遇到+运算符号 因此弹出 4 和 3 （4为栈顶元素 3 为次顶元素） 计算出3+4的值，将计算的结果加入栈
 * 3） 将5 入栈
 * 4） 接下来将 * 是运算符 弹出 5和7 计算出 7*5  = 35 将结果入栈
 * 5） 将6 入栈
 * 最后 是 - 运算符 计算出 35-6  = 29 由此得出最后的结果
 *
 * 使用技术 这里我们用 java给我们提供的 Stack 和 ArrayList组合来实现计算器
 * @date: 2021/12/25 18:00
 * @version: 1.0
 */
public class PolandExpression {
    public static void main(String[] args) {

        //定义中缀表达式 ，转成后置表达式之后运算
        String expression = "1+((2+3)*4)-5";
        //拆成链表
        List<String> infixExpressionList = toinfixExpression(expression);
        System.out.println("中缀表达式对应的list=" + infixExpressionList);
        List<String> suffixexpression = parseSuffixExpressionList(infixExpressionList);
        System.out.println("后缀表达式对应的List" + suffixexpression);
        System.out.printf("expression=%d", calculate(suffixexpression));

        //定义逆波兰表达式
        //    测试
        String suffixExpression = "3 4 + 5 * 6 -";
        //    思路
        //    1. 先将 3 4 + 5 * 6 - 方法哦 ArrayList中
        //    2. 将 Arraylist 传递一个方法 遍历ArrayList 配合栈完成计算
        List<String> list = getListString(suffixExpression);
        System.out.println("rpnlist = " + list);
        int res = calculate(list);
        System.out.println("计算的结果是 = " + res);
    }

    /**
     * @author 冷环渊 Doomwatcher
     * @context: 将 Arraylist[1,+,(,(,2,+,3,),*,4,),-,5]  转化成  Arraylist[1,2,3,+,4,*,5,-]
     *  转换思路：
     * 1. 初始化两个栈 元素安抚栈 s1 和存储中间结果的栈2
     * 2.从左至右扫描中缀表达式
     * 3.遇到操作数时 将其压入s2
     * 4.遇到运算符时 比较其与s1栈顶的运算符优先级别：
     *  1。如果s1为空 或者栈顶运算符为左括号（ 则直接将此运算符压入栈
     *  2.否则，若优先级别比栈顶运算符的高，也将运算符压入s1
     *  3.否则 将s1栈顶的于是暖夫弹出并且压入s2栈内 再次转到 4.1与s1新的扎你当运算符比较
     * 5.遇到括号时：
     *  1.如果是左括号（ ，则直接压入s1
     *  2.如果是右括号），则一次弹出s1栈顶的运算符，并且压入s2，直到遇到左括号位置，此时将一对括号丢弃
     * 6.重复步骤 2-5 直到表达式最右边
     * 7.将s1中剩余的运算符一次弹出并压入s2
     * 8.依次弹出s2中的元素并且输出，结果逆序就是中缀表达式对应的后缀的表达式
     *
     * @date: 2021/12/27 17:48
     * @param
     * @return: java.util.List<java.lang.String>
     */
    public static List<String> parseSuffixExpressionList(List<String> ls) {
        //    定义两个栈
        /*符号栈*/
        Stack<String> s1 = new Stack<>();
        /* S2 思路说明
         * 这里我们使用栈 在转换过程中我们不需要pop操作，而且这个s2 之后我们需要逆序输出操作很麻烦
         * 于是这里使用List来当作 s2 的数据存储结构
         * */
        List<String> s2 = new ArrayList<>();
        //    遍历 ls
        for (String item : ls) {
            //  如果是一个数字 那么就加入 S2（这里我们字符串加入 正则表达式来判断是不是一个数字）
            if (item.matches("\\d+")) {
                s2.add(item);
            } else if (item.equals("(")) {
                s1.push(item);
            } else if (item.equals(")")) {
                //    如果是 ）右括号 则一次弹出 s1栈顶的运算符 并且压入 s2 知道遇到左括号为止，完成前置的一系列操作之后将这一对括号丢弃
                while (!s1.peek().equals("(")) {
                    s2.add(s1.pop());
                }
                // 弹出（ 消除掉一组括号
                s1.pop();
            } else {
                /* 当 item 优先级小于等于s1 栈顶运算符的时候 将s1栈顶的运算符淡出并且加入到s2 中，再次重复思路中的第四个环节，与s1中的新栈顶运算符比较
                 *问题 我们缺少一个比较优先级高低的方法
                 * */
                while (s1.size() != 0 && Operation.getValue(s1.peek()) >= Operation.getValue(item)) {
                    s2.add(s1.pop());
                }
                //    之后将 itea 压入栈
                s1.push(item);
            }

        }
        //    将s1中剩余的运算符一次弹出加入s2
        while (s1.size() != 0) {
            s2.add(s1.pop());
        }
        //    注意应为存放的是list 这里我们顺序不需要改变 直接输出就是对应的后缀表达式
        return s2;
    }

    /**
     * @author 冷环渊 Doomwatcher
     * @context: 将中缀表达式 转换成对应的list
     * @date: 2021/12/27 17:32
     * @param s
     * @return: java.util.List<java.lang.String>
     */
    public static List<String> toinfixExpression(String s) {
        /*定义一个List 存放中缀表达式的对应内容*/
        List<String> ls = new ArrayList<>();
        //定义一个指针 用于遍历 中缀表达式的字符串
        int i = 0;
        // 用于拼接字符串
        String str;
        //用于存放遍历的字符
        char c;
        do {
            //   如果c是一个非数字 那么我们需要加入到 ls 中去 ，这里的判断条件是 ASCLL值
            if ((c = s.charAt(i)) < 48 || ((c = s.charAt(i)) > 57)) {
                ls.add("" + c);
                //    指针后移
                i++;
            } else {
                /*
                 * 如果是一个数字 那么我们还需要考虑是不是多位数
                 * 这里我们将 str 置空
                 * */
                str = "";
                while (i < s.length() && (c = s.charAt(i)) >= 48 && ((c = s.charAt(i)) <= 57)) {
                    //拼接数字字符串
                    str += c;
                    i++;
                }
                ls.add(str);
            }
        } while (i < s.length());

        return ls;

    }

    /**
     * @author 冷环渊 Doomwatcher
     * @context: 将一个逆波兰表达式的数据和运算符 依次放入Arraylist中
     * @date: 2021/12/25 18:09
     * @param suffixExpression
     * @return: java.util.List<java.lang.String> 将分割好的字符List 返回
     */
    public static List<String> getListString(String suffixExpression) {
        //  分割字符串 将后缀表达式的每一个字符取出
        String[] split = suffixExpression.split(" ");
        // 我们用list 来存储分割出来的表达式，这样之后我们就需要遍历即可
        List<String> list = new ArrayList<>();

        for (String ele : split) {
            list.add(ele);
        }
        return list;
    }

    /**
     * @author 冷环渊 Doomwatcher
     * @context: 这个方法就是 逆波兰表达式的运算处理方法
     *  * 实现思路 : 我们以 （3+4）*4-6 对应的后缀表达式 => 3 4 + 5 * 6 -
     *  * 1） 从左至右扫描，将3和4压入栈
     *  * 2） 遇到+运算符号 因此弹出 4 和 3 （4为栈顶元素 3 为次顶元素） 计算出3+4的值，将计算的结果加入栈
     *  * 3） 将5 入栈
     *  * 4） 接下来将 * 是运算符 弹出 5和7 计算出 7*5  = 35 将结果入栈
     *  * 5） 将6 入栈
     * @date: 2021/12/25 18:14
     * @param ls
     * @return: int 返回的是一个运算结果
     */
    public static int calculate(List<String> ls) {
        //创建栈 只需要一个栈即可
        Stack<String> stack = new Stack<>();
        //    遍历处理
        for (String item : ls) {
            // 这里我们用正则表达式来取出数字 和符号 如果是数字进行处理，如果符号做另外的处理
            if (item.matches("\\d+")) {
                //匹配的是数字
                stack.push(item);
            } else {
                //    如果是符号就 pop出两个数 运算之后结果入栈
                int num2 = Integer.parseInt(stack.pop());
                int num1 = Integer.parseInt(stack.pop());
                int res = 0;
                if ("+".equals(item)) {
                    res = num1 + num2;
                } else if ("-".equals(item)) {
                    res = num1 - num2;
                } else if ("*".equals(item)) {
                    res = num1 * num2;
                } else if ("/".equals(item)) {
                    res = num1 / num2;
                } else {
                    throw new RuntimeException("运算符有误");
                }
                //    把 res 入栈
                stack.push("" + res);
            }
        }
        //最后留在stack 中的数据是运算结果
        return Integer.parseInt(stack.pop());
    }
}

class Operation {
    private static int ADD = 1;
    private static int SUB = 1;
    private static int MUL = 2;
    private static int DIV = 2;

    //   写一个方法 返回对应的数字
    public static int getValue(String operation) {
        int result = 0;
        switch (operation) {
            case "+":
                result = ADD;
                break;
            case "-":
                result = SUB;
                break;
            case "*":
                result = MUL;
                break;
            case "/":
                result = DIV;
                break;
            default:
                System.out.println("不存在该运算符");
                break;

        }
        return result;
    }
}